新型手持式高精度雷达测速仪和检测方法与流程

1.本技术涉及雷达测速技术领域，尤其涉及一种新型手持式高精度雷达测速仪和检测方法。


背景技术：

2.雷达是一种利用电磁波来探测目标信息的电子设备，得到目标的距离信息和速度信息。雷达传感器通过信号源产生高频电信号通过发射天线向外辐射，当出现探测目标物体时，电磁波被反射，并被接收天线接收形成回波信号，将回波信号与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标物体的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数。
3.由于雷达测速的高精度和高效率，被越来越多的应用在各种场合，例如网球比赛中的测量球速、交通建设中的车辆超速测量等，然而，常见的雷达测速测距系统存在电路复杂、准确度低和运算速度慢的问题，因此如何提供一种更加精确高效的雷达装置，是当前非常具有研究意义的话题。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种新型手持式高精度雷达测速仪和检测方法，可以在采用雷达测速时更加精确高效。
5.本技术实施例一方面提供一种新型手持式高精度雷达测速仪，包括：信号收发模块，用于向目标物发射k波段的电磁波信号，并接收所述目标物的回波信号，并将所述回波信号转换为中频信号；信号预处理模块，用于对所述中频信号进行放大、滤波和波形转换处理，得到调理信号；信号转换模块，用于对所述调理信号进行模数转换处理，得到数字信号，并实现所述数字信号从时域到频域的转换，以得到基准信号；主控器，用于根据所述基准信号计算所述目标物的运动信息，所述运动信息包括速度。
6.可选的，所述信号预处理模块包括放大电路、滤波电路和波形转换电路，
7.所述放大电路，用于将所述中频信号进行放大处理，得到放大后的中频信号；滤波电路，用于对所述放大后的中频信号进行低通滤波处理，得到滤波后的信号；波形转换电路，用于将滤波后的信号转换为所述调理信号，所述调理信号为方波信号。
8.可选的，所述信号收发模块具体包括波形发生模块，数/模转换模块、收发天线组以及混频模块，所述收发天线组包括发射天线和接收天线，其中，所述波形发生模块用于产生三角波作为调制波信号；所述数/模转换模块用于将所述调制波信号分为两路信号，包括第一信号和第二信号，所述第一信号输入所述混频模块，所述第二信号通过所述发射天线进行所述电磁波信号发射，以得到所述回波信号，所述回波信号由所述接收天线接收后进入所述混频模块，与所述第一信号进行混频，得到的混频信号为所述中频信号。
9.可选的，所述主控器具体包括计算模块，所述计算模块通过以下公式计算所述目标物的速度，
[0010][0011][0012]
其中，所述v0为所述目标物的速度，所述fd为两次多普勒效应之后的总的多普勒频率，所述c为电磁波的传播速度，所述f为雷达发射频率。
[0013]
可选的，所述新型手持式高精度雷达测速仪还包括：
[0014]
lcd屏幕，用于接收所述主控器输出的所述运动信息，并进行显示。
[0015]
可选的，所述新型手持式高精度雷达测速仪还包括：
[0016]
电源转换稳压电路，用于将电池的供电转换为不同的稳压电压以对所述新型手持式高精度雷达测速仪中的各电路进行供电。
[0017]
可选的，所述新型手持式高精度雷达测速仪还包括：
[0018]
倾角传感器，用于测量所述新型手持式高精度雷达测速仪相对于水平面的倾斜角度，并将所述倾斜角度发送给所述主控器，以使得所述主控器根据所述倾斜角度和所述基准信号计算所述目标物的运动信息。
[0019]
可选的，所述新型手持式高精度雷达测速仪还包括：
[0020]
外部存储器，用于存储程序以及所述主控器通信过程中的数据参数，并对预置时间段内的所述目标物的速度进行存储；
[0021]
所述主控器还用于将所述外部存储器存储的所述目标物的速度进行从大到小的排序，并将排名在前n名的速度在所述lcd屏幕上显示。
[0022]
本技术实施例二方面提供一种检测方法，所述检测方法基于上述新型手持式高精度雷达测速仪，包括：向目标物发射k波段的电磁波信号，并接收所述目标物的回波信号，并将所述回波信号转换为中频信号；对所述中频信号进行放大、滤波和波形转换处理，得到调理信号；对所述调理信号进行模数转换处理，得到数字信号，并实现所述数字信号从时域到频域的转换，以得到基准信号；根据所述基准信号计算所述目标物的运动信息，所述运动信息包括速度；在led屏幕上显示所述运动信息，所述运动信息包括速度。
[0023]
相对现有技术，本技术实施例的新型手持式高精度雷达测速仪，包括信号收发模块，用于向目标物发射k波段的电磁波信号，并接收所述目标物的回波信号，并将所述回波信号转换为中频信号；信号预处理模块，用于对所述中频信号进行放大、滤波和波形转换处理，得到调理信号；信号转换模块，用于对所述调理信号进行模数转换处理，得到数字信号，并实现所述数字信号从时域到频域的转换，以得到基准信号；主控器，用于根据所述基准信号计算所述目标物的运动信息，所述运动信息包括速度。可以在采用雷达测速时更加精确高效。
附图说明
[0024]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
[0025]
图1为本发明提供的一种可能的新型手持式高精度雷达测速仪的框架示意图；
[0026]
图2为本发明提供的一种可能的新型手持式高精度雷达测速仪中信号收发模块的框架示意图；
[0027]
图3为本发明提供的一种可能的新型手持式高精度雷达测速仪中信号预处理模块的框架示意图；
[0028]
图4为本发明提供的一种可能的基于新型手持式高精度雷达测速仪的检测方法的流程图。
具体实施方式
[0029]
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0030]
有鉴于现有技术中的不足，请参阅图1，为本发明提供的一种新型手持式高精度雷达测速仪10的框架示意图，所述新型手持式高精度雷达测速仪10包括信号收发模块101，用于向目标物发射k波段的电磁波信号，并接收所述目标物的回波信号，并将所述回波信号转换为中频信号；信号预处理模块102，用于对所述中频信号进行放大、滤波和波形转换处理，得到调理信号；信号转换模块103，用于对所述调理信号进行模数转换处理，得到数字信号，并实现所述数字信号从时域到频域的转换，以得到基准信号；主控器104，用于根据所述基准信号计算所述目标物的运动信息，所述运动信息包括速度。在实际应用中，k波段的频率为18～27ghz，本实施例中的中心频率为24.125ghz。需要说明的是，本技术实施例中的目标物可以为网球，即所述新型手持式高精度雷达测速仪可以具体用于在网球比赛中，对网球的球速进行测速。
[0031]
其中，请参阅图2，为本技术实施例提供的新型手持式高精度雷达测速仪中信号收发模块的框架示意图，所述信号收发模块101具体包括波形发生模块1011，数/模转换模块1012、收发天线组1013以及混频模块1014，其中，所述波形发生模块1011用于产生三角波作为调制波信号；所述数/模转换模块1012用于将所述调制波信号分为两路信号，包括第一信号和第二信号，所述第一信号输入所述混频模块1014，所述收发天线组1013包括发射天线和接收天线，所述第二信号通过所述发射天线进行所述电磁波信号发射，以得到所述回波信号，所述回波信号由所述接收天线接收后进入所述混频模块1014，与所述第一信号进行混频，得到的混频信号为所述中频信号。
[0032]
请参阅图3，为本技术实施例提供的新型手持式高精度雷达测速仪中信号预处理模块102的框架示意图，所述信号预处理模块102包括放大电路1021、滤波电路1022和波形转换电路1023，所述放大电路1021，用于将所述中频信号进行放大处理，得到放大后的中频信号；滤波电路1022，用于对所述放大后的中频信号进行低通滤波处理，得到滤波后的信号；波形转换电路1023，用于将滤波后的信号转换为所述调理信号，所述调理信号为方波信号。
[0033]
需要说明的是，主控器104用于根据所述基准信号计算所述目标物的运动信息，所述运动信息包括速度。其中，所述主控器包括计算模块，具体通过以下公式计算所述目标物
的速度，所述计算模块通过以下公式计算所述目标物的速度，
[0034][0035][0036]
其中，所述v0为所述目标物的速度，所述fd为两次多普勒效应之后的总的多普勒频率，所述c为电磁波的传播速度，所述f为雷达发射频率。
[0037]
可选的，所述运动信息还可以包括所述目标物的距离，具体所述计算模块通过以下公式进行计算：
[0038][0039]
其中，所述t用于表示脉冲宽度，δf为所述回波信号和所述第一信号混频后的中频信号，所述b为雷达调制带宽。
[0040]
另外，所述新型手持式高精度雷达测速仪还可以包括电源转换稳压电路，用于将电池的供电转换为不同的稳压电压以对所述新型手持式高精度雷达测速仪中的各电路进行供电。
[0041]
可选的，所述新型手持式高精度雷达测速仪还可以包括：倾角传感器，用于测量所述新型手持式高精度雷达测速仪相对于水平面的倾斜角度，并将所述倾斜角度发送给所述主控器，以使得所述主控器根据所述倾斜角度和所述基准信号计算所述目标物的运动信息。
[0042]
本技术实施例中，所述新型手持式高精度雷达测速仪还可以包括lcd屏幕，用于接收所述主控器输出的所述运动信息，并进行显示。可选的，还可以再设置外部存储器，
[0043]
用于存储程序以及所述主控器通信过程中的数据参数，并对预置时间段内的所述目标物的速度进行存储；
[0044]
所述主控器还用于将所述外部存储器存储的所述目标物的速度进行从大到小的排序，并将排名在前n名的速度在所述lcd屏幕上显示。即lcd屏幕用于显示所述主控器所测量的目标物的运动信息，例如速度信息和实时距离信息，为便于理解，可以认为在实际操作中所述主控器通过内部总线axi与pl端互联，获取可编程逻辑(programmable logic，pl)解析的信息数据，通过运行在所述主控器端的嵌入式系统应用程序进行格式转换，将转换后的数据通过接口将目标物的速度信息和距离信息输出至所述lcd屏幕，同时将数据保存至所述外部存储器中。
[0045]
请参阅图4，本技术实施例还提供一种基于新型手持式高精度雷达测速仪的检测方法，具体包括以下步骤：
[0046]
401、向目标物发射k波段的电磁波信号，并接收所述目标物的回波信号，并将所述回波信号转换为中频信号；
[0047]
402、对所述中频信号进行放大、滤波和波形转换处理，得到调理信号；
[0048]
403、对所述调理信号进行模数转换处理，得到数字信号，并实现所述数字信号从时域到频域的转换，以得到基准信号；
[0049]
404、根据所述基准信号计算所述目标物的运动信息，所述运动信息包括速度；
[0050]
405、在led屏幕上显示所述运动信息。
[0051]
所述运动信息包括速度信息，可选的，还可以包括所述目标物与所述雷达的距离信息。
[0052]
本实施例中还可将所述运动信息进行存储。实际应用中，还可将预设时间段内的速度信息进行进行从大到小的排序，并将排名在前n名的速度在所述lcd屏幕上显示。
[0053]
为了能更好的理解本技术实施例中基于新型手持式高精度雷达测速仪的检测方法与应用环境的结合，以下将进行举例说明：当所述新型手持式高精度雷达测速仪应用在网球比赛中时，所述波形发生模块产生三角波，通过数/模转换模块进行调制后，将所述调制波信号分为两路信号，包括第一信号和第二信号，所述第一信号输入所述混频模块，所述第二信号通过所述发射天线进行所述电磁波信号发射，在碰到运动中的网球后得到所述回波信号，所述回波信号由所述接收天线接收后进入所述混频模块，与所述第一信号进行混频，得到的混频信号为所述中频信号。为提高系统测量精度、信噪比和灵敏度，需要将所述中频信号输入到信号调理模块进行放大、滤波，得到调理信号；所述调理信号经过信号转换模块进行模数转换并取得信号频谱值，在主控器对转换得到的基准信号进行处理运算，运用回波频差法计算网球与该系统的距离，运用多普勒频移法计算所述网球的实时速度。得到速度和距离信息后，ps端通过内部总线axi与pl端互联获取信息数据，将数据通过hdmi端口显示，并将其存入外部存储器中。
[0054]
以上所述仅为本发明的部分实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。